PEMANFAATAN LIMBAH AMPAS TEBU MENJADI BRIKET

ENERGI ALTERNATIF DENGAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan

Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh:

MUHAMMAD HAFIZH RIZAL NOOR ROHIM

D500130095

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

i

ii

iii

1

PEMANFAATAN LIMBAH AMPAS TEBU MENJADI BRIKET

ENERGI ALTERNATIF DENGAN PEREKAT TEPUNG TAPIOKA

Abstrak

Penelitian ini mempelajari pemanfaatan limbah ampas tebu sebagai briket bahan bakar.

Variabel yang dipelajari adalah perbandingan massa limbah ampas tebu yang telah

dikarbonasi dan perekat tepung tapioka. Kualitas briket diukur berdasarkan kadar air, kadar

abu, kadar fixed carbon, kadar volatil matter, dan nilai kalor. Dari perbandingan massa yang

digunakan (9:41,2789 ; 8:24,2698 ; 7:32,1358 ; 6:18,0894 ; 5:17,4751), diketahui

perbandingan 8:24,2698 memberikan nilai kalor tertinggi sebesar 2385,553 kal/g.

Kata kunci:

Abstract

This research studied the use of bagasse waste as fuel briquettes. The variables studied were

the mass ratio of bagasse waste which has been carbonated and the adhesive of tapioca flour.

The just tipe quality of briquettes was measured based on the water content, ash content,

fixed carbon content, volatile matter content, and caloric value. From the mass ratio used

(9:41,2789 ; 8:24,2698 ; 7:32,1358 ; 6:18,0894 ; 5:17,4751), it is known that the ratio of 8:

24,2698 gives the highest caloric value of 2385,553 cal/g.

Keywords: Briquettes, bagasse, tapioca flour adhesives, caloric value

1. PENDAHULUAN

Ketersediaan energi yang terbatas (non-renewable) manusia dituntut untuk membuat energi

alternatif sebagai pengganti penggunaan energi yang sudah ada agar ketersediaan energi

seperti fosil dan gas masih bisa dijaga dan dapat digunakan. Selain menggunakan bahan

bakar minyak dan gas, manusia bisa memanfaatkan energi terbarukan (renewable) seperti

biomassa. Potensi biomassa yang ada sebagai sumber energi sangatlah melimpah.

Berdasarkan statistik energi Indonesia (DESDM, 2004) disebutkan bahwa potensi energi

biomassa di Indonesia cukup besar mencapai 434.008 GWh. Beberapa jenis limbah biomassa

memiliki potensi yang cukup besar seperti limbah kayu, sekam padi, jerami, ampas tebu,

cangkang sawit, dan sampah kota (Deptan, 2003).

Salah satu bahan bakar alternatif terbarukan adalah biobriket dari limbah biomassa ampas

tebu. Ampas tebu merupakan hasil proses sampingan yang berupa bahan sisa berserat dari

batang tebu yang telah mengalami ektraksi niranya, dan banyak mengandung parenkim serta

tidak tahan disimpan karena mudah terserang jamur. Serat sisa dan ampas tebu kebanyakan

digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi dalam proses pembuatan gula.

Selain dimanfaatkan sebagai bahan bakar pabrik, amas tebu dibuat sebagai bahan baku untuk

serat dan partikel papan, plastik dan kertas, serta media budidaya jamur atau dikomposisikan

sebagai pupuk (Slamet, 2004).

2

Limbah ampas tebu berpotensi diolah menjadi biobriket karena tersedia melimpah dan

memiliki kandungan selulosa yang tinggi. Semakin tinggi kandungan selulosa maka kualitas

biobriket akan semakin baik (Fachry dkk. 2010).

Sejalan dengan itu, pemanfaatan limbah ampas tebu menjadi penting mengingat limbah ini

belum dimanfaatkan secara maksimal (Amin, 2000). Penentuan jenis bahan perekat yang

digunakan sangat berpengaruh terhadap kualitas briket arang ketika dinyalakan dan dibakar.

Faktor harga dan ketersediaannya dipasaran harus dipertimbangkan secara seksama karena

setiap bahan perekat memiliki daya lengket yang berbeda-beda karakteristiknya (Nisa, 2012).

Perekat aci yang terbuat dari tepung tapioka mudah dibeli dari toko makanan dan di pasar.

Perekat ini biasa digunakan untuk mengelem perangko dan kertas. Cara membuatnya sangat

mudah, yaitu cukup mencampurkan tepung tapioka dengan air, lalu didihkan di atas kompor.

Selama pemanasan tepung diaduk terus menerus agar tidak menggumpal. Warna tepung yang

semula putih akan berubah menjadi transparan setelah beberapa menit dipanaskan dan terasa

lengket di tangan (Zaenal, 2012).

Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan limbah industri kecil berupa ampas tebu

menjadi sebuah bahan bakar alternatif (briket) yang memenuhi standar, dengan cara

mempelajari pengaruh penambahan sejumlah perekat tepung tapioka terhadap variasi gram

arang ampas tebu. Kualitas briket diukur dari nilai kadar air, kadar abu, nilai kalor, vollatile

matter, dan fixed carbon.

2. METODE

2.1 Varabel Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental. Variabel yang

dipelajari adalah perbandingan massa ampas tebu dan perekat. Variabel tergantungnya

kualitas briket yang diukur dari beberapa parameter yaitu kadar air, kadar abu, kadar fixed

carbon, kadar volatile matter, dan nilai kalor. Variabel tetap penelitian ini adalah Temperatur

maksimum dan laju alir udara.

2.2 Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian mencakup ampas tebu, perekat, dan air.

Ampas tebu diperoleh dari pengepul sampas tebu di dekat daerah stasiun Balapan. Perekat

tepung tapioka diperoleh dari pasar Mojosongo.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi pipa PVC, oven, alat pembakaran

tradisional. Alat pembakaran tradisional meliputi tungku tanah, kayu bakar sebagai bahan

bakar pembakaran. Pipa PVC digunakan untuk pencetakan briket yang telah dicampur

3

dengan perekat. Oven digunakan untuk pengeringan briket. Kualitas pengujian sampel

dilakukan di lab Pusat Studi Pangan dan Gizi UGM.

2.3 Prosedur penelitian

a. Persiapan bahan baku

Ampas tebu dikeringkan dengan cara dijemur pada terik matahari. Tujuannya supaya

kandungan air dalam bahan berkurang sehingga memudahkan dalam pembentukan

pembriketan. Bahan yang kering akan membentuk padat bongkahan, selanjutnya bahan

kering tersebut dilakukan pengarangan (karbonisasi) pada suhu 300ºC selama 3 jam untuk

mendapatkan arangnya. Kemudian arang ampas tebu yang telah hancur diayak dengan ukuran

40 mesh.

b. Pembuatan briket arang ampas tebu

Arang ampas tebu yang telah kering ditempatkan dalam wadah, selanjutnya dicampur dengan

perekat tepung tapioka sebesar 41,2789, 24,2698, 32,1358, 18,0894, 17,4751 gram dengan 9,

8, 7, 6, 5 gram arang ampas tebu, selanjutnya diaduk hingga merata dan terbentuk adonan.

c. Pencetakan

Adonan bahan selanjutnya dibentuk menjadi briket, dengan bantuan pipa PVC dengan ukutan

0,75 in. Arang ampas tebu beserta perekat yang masih basah dimasukkan ke dalam pipa

kemudian ditekan sampai membentuk briket silinder dan dikeluarkan dari pipa. Briket yang

tercampur selanjutnya dijemur dalam terik matahari sampai benar benar kering. Indikasi

kering yang dipakai ialah apabila briket tersebut ditaruh telapak tangan maka tidak akan

meninggalkan jelaga kotor briket.

d. Analisis kadar air

Arang ampas tebu yang telah bercampur dengan perekat dan telah dicetak sesuai dengan

variasi berat perekat dan telah melalui proses pengeringan dengan menggunakan terik

matahari, dilakukan analisis kadar air dengan cara penimbangan massa sebelum dan sesudah

pengeringan menggunakan oven pada suhu 100ºC, berikut tahapannya:

1.) Penimbangan briket mula mula (A), ditimbang menggunakan neraca digital.

2.) Pengeringan briket di dalam oven selama 10 menit.

3.) Pendinginan dalam desikator selama 5 menit.

4.) Penimbangan briket (B), dengan perhitungan kadar air:

4

............................................................................(1)

e. Analisis nilai kalor

Briket kering yang telah tercampur dengan perekat sesuai dengan variasi berat kemudian

dilakukan pengujian nilai kalor menggunakan alat auto bomb calorymeter dengan cara

meletakkan briket di bawah elektroda, elektroda yang terhubung dengan listrik akan

membakar arang briket tersebut. Asap yang dihasilkan akan tertampung terlebih dahulu di

dalam alat bom kalori meter dengan tujuan agar panas tidak langsung terbuang. Nyala api

yang dihasilkan dari briket digunakan untuk memanaskan air bervolume 1 liter di dalam gelas

berpengaduk. Kemudian dari alat auto bomb calorymeter akan tercatat data besarnya nilai

kalor yang dihasilkan.

f. Analisis kadar abu

Alat yang digunakan untuk pengujian kadar dari arang briket adalah furnace, cawan porselin,

dan timbangan digital dengan cara sebagai berikut :

1.) Ditimbang arang briket mula mula dan catat hasilnya

2.) Arang briket dibakar dalam furnace sampai menjadi abu dan dihitung kadar abunya

dengan cara seperti berikut :

Kadar abu =

– .................................................(2)

g. Analisis volatile matter

Alat yang digunakan untuk pengujian volatile matter adalah furnace, cawan porselin, dan

timbangan digital dengan cara sebagai berikut :

1.) Ditimbang berat awal arang briket terlebih dahulu sebagai berat mula-mula (A gram)

2.) Kemudian ditempatkan dalam cawan porselin yang sudah dikeahui berat keringnya.

3.) Cawan yang sudah berisi arang briket tadi dimasukkan ke dalam furnace selama 1

jam.

4.) Setelah 1 jam, furnace dimatikan dan didinginkan terlebih dahulu, kemudian

ditimbang (B gram). Dengan perhitungan sebagai berikut :

Volatile matter = (

)x100%.......................................................(3)

5

59,73

53,121

57,886

63,686

60,658

52

54

56

58

60

62

64

66

0 10 20 30 40 50 60

air

(%)

perekat (%berat)

uji 1

uji 2

Keterangan :

A = berat mula-mula (gram)

B = berat setelah didinginkan (gram)

h. Analisa fixed carbon

Perhitungan:

Fixed carbon= 100% - (kadar air + kadar abu + volatile matter).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Pengaruh Variasi Perekat Tepung Tapioka terhadap Kadar Air

Kadar air dalam ampas tebu sangat menentukan kualitas briket yang dihasilkan. Briket

dengan nilai kadar air rendah akan memiliki kalor yang tinggi. Pemilihan perekat pada

pembuatan briket juga sangat berpengaruh terhadap nilai kadar air dari briket yang

dihasilkan, semakin tinggi nilai kadar air maka semakin rendah nilai kalor yang didapatkan.

Hal ini diakibatkan panas yang dihasilkan terlebih dahulu digunakan untuk menguapkan air

dalam kayu sebelum menghasilkan panas yang dapat digunakan sebagai pembakaran. Maka

dari itu, kadar air berhubungan langsung dengan nilai kalor. Untuk Gambar 1 merupakan

grafik hubungan kadar air dengan perekat.

Gambar 1. Hubungan antara kadar air briket dengan jumlah perekat tepung tapioka

Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwa kadar air tertinggi sebesar 63,686 % dimiliki oleh

briket dengan pencampuran 40% perekat. Sedangkan briket dengan kadar air paling rendah

6

1848,157

2385,553 2367,612

2262,135

2331,436

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 20 40 60

Nila

i kal

or

(kal

ori

/g)

Perekat (%berat)

Series1

ulangan

sebanyak 53,121% dimiliki briket dengan pencampuran 20% perekat. Dari nilai ini maka

yang paling optimum adalah sampel 2 karena memiliki kadar air yang paling rendah.

Penggunaan perekat yang banyak dapat, otomatis dapat meningkatkan kandungan kadar air.

Sehingga dapat mempengaruhi nilai kalor karena apabila kandungan air tinggi maka nilai

kalor rendah.

3.2 Pengaruh Variasi Perekat Tepung Tapioka terhadap Nilai Kalor

Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket. Semakin tinggi nilai kalor, maka

semakin baik kualitas briket yang dihasilkan. Kadar air, dan volatile matter yang rendah dapat

meningkatkan nilai kalor. Kandungan karbon kalor yang tinggi dapat meningkatkan nilai

kalor. Grafik hubungan antara nilai kalor dengan perekat tepung tapioka ditunjukkan pada

gambar 2.

Gambar 2. Hubungan antara nilai kalor briket dengan jumlah perekat tepung tapioka

Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa nilai uji kalor briket arang ampas tebu perekat

tepung tapioka, terlihat semakin banyak komposisi perekat, nilai kalornya semakin tinggi.

Hal ini disebabkan karena perekat jenis tepung tapioka memiliki daya rekat yang kuat,

kualitas nilai kalor briket akan meningkat seiring dengan bertambahnya bahan perekat

dalam briket tersebut. Nilai kalor tertinggi diperoleh dengan jumlah perekat 20% dalam

persen berat yakni sebesar 2385,553 kalori/g. sedangkan nilai kalor terendah dengan perekat

10% dalam persen berat sebesar 1848,157 kalori/g. Jumlah nilai kalor yang sesuai standar

Indonesia sebesar 6814,11 kalori/g, dengan standar ini hasil uji kalor yang dilakukan belum

7

15,94

17,83 16,49

18,865

16,052

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60

fixe

d c

arb

on

(%

)

perekat (%berat)

uji 1

uji 2

memenuhi standar dikarenakan sampel masih memiliki kadar air tinggi. Hal ini dibuktikan

dari uji kadar air yang menunjukan semakin banyak bahan perekat, maka kadar airnya juga

semakin tinggi.

Berikut merupakan standar kualitas mutu briket dari beberapa negara:

Tabel 1. Kualitas mutu briket.

(Departemen Kehutanan dan Perkebunan (1994) dalam Bahri, S (2007).

3.3 Pengaruh Variasi Perekat Tepung Tapioka terhadap Nilai Fixed Carbon

Besarnya nilai kalor juga dipengaruhi oleh karbon terikat, semakin tinggi kandungan karbon

terikat akan semakin tinggi pula nilai kalornya. Hubungan antara fixed carbon dengan perekat

tepung tapioka ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Hubungan antara nilai fixed carbon briket dengan jumlah perekat tepung tapioka.

Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa nilai fixed carbon tertinggi diperoleh dengan jumlah

perekat tepung tapioka : ampas tebu dengan perbandingan 4:6 sebesar 18,865 %. Kemudian

8

1,464

1,77 1,676

3,017

2,258

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 10 20 30 40 50 60

abu

(%

)

perekat (%)

uji 1

uji 2

untuk fixed carbon terendah diperoleh dengan jumlah perekat tepung tapioka : ampas tebu

dengan perbandingan 1:9 sebesar 15,94%. Semakin banyak kandungan perekat maka fixed

carbon akan semakin rendah, hal ini dikarenakan fixed carbon dipengaruhi oleh kadar air,

volatile matter, dan nilai kalor. Semakin tinggi nilai kadar volatile matter dan kadar air maka

kadar karbonnya akan rendah. hal ini tentu berpengaruh pada nilai kalor briket. Dengan

demikian semakin tinggi kandungan zat carbonnya maka nilai kalornya akan semakin tinggi.

3.4 Pengaruh Variasi Perekat Tepung Tapioka terhadap Kadar Abu

Abu merupakan bagian yang tersisa dari proses pembakaran yang sudah tidak memiliki

unsur karbon lagi. Hubungan antara hasil kadar abu yang dihasilkan briket dengan bantuan

perekat tepung tapioka ditunjukan pada Gambar 4.

Gambar 4. Hubungan antara kadar abu briket dengan jumlah perekat tepung tapioka

Pada Gambar 4 dapat dilihat kadar abu tertinggi diperoleh dengan jumlah perekat tepung

tapioka 40 % dengan hasil 3,017 %. Kemudian untuk kadar abu terendah diperoleh dengan

jumlah perekat tepung tapioka sebesar 10% dengan hasil 1,464%. Semakin tinggi kadar abu

maka nilai kalor semakin rendah.

3.5 Pengaruh Variasi Perekat Tepung Tapioka terhadap Volatile Matter

Kadar bahan volatile atau zat terbang merupakan zat yang dapat menguap sebagai hasil

dekomposisi senyawa-senyawa di dalam suatu bahan selain air. Tinggi rendahnya kadar

bahan volatile briket arang yang dihasilkan dipengaruhi oleh jenis bahan baku. Kandungan

volatile matter tinggi mempunyai beberapa keuntungan diantaranya, penyalaan dan

9

22,866

27,279

23,857

14,432

21,032

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50 60

vola

til m

ete

r (%

)

perekat (%berat)

uji 1

uji 2

pembakaran lebih mudah tetapi memiliki kelemahan yaitu kadar karbon terikat yang rendah.

Ditunjukkan pada Gambar 5 hubungan antara volatile matter dengan perekat tepung tapioka:

Gambar 5. Hubungan antara volatile matter briket dengan jumlah perekat tepung tapioka

Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa nilai volatile matter tertinggi yaitu sebesar 27,279%

dengan perbandingan perekat 20%. Sedangkan nilai volatile matter terendah dengan

perbandingan perekat 40% sebesar 14,432%. Semakin banyak jumlah perekat, maka semakin

tinggi kadar air dan semakin rendah kadar abu sehingga volatile matter semakin tinggi.

Berbanding terbalik karena jumlah fixed carbon pada perekat 40% merupakan yang tertinggi

sehingga mempengaruhi nilai volatile matter yang membuatnya rendah yang artinya

intensitas apinya tinggi.

4. PENUTUP

Kesimpulan dari penelitian mengenai briket limbah ampas tebu dengan perekat tepung tapioka

terhadap karakteristik (nilai kalor, kadar air, kadar abu, fixed carbon, dan volatile matter) yang telah

dilaksanakan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

4.1 Komposisi briket (arang ampas tebu dan perekat tepung tapioka) mempengaruhi

kualitas briket arang ampas tebu.

4.2 Briket yang menghasilkan nilai kalor paling tinggi pada sampel ke 2 dengan

24,2698 gram perekat tapioka dan 8 gram ampas tebu menghasilkan nilai kalor

sebanyak 2385,553 kalori/gram, dan memiliki kadar air terendah, yaitu sebanyak

53,121%.

10

DAFTAR PUSTAKA

Amin, S. 2000. Penelitian Berbagai Jenis Kayu Limbah Pengolahan untuk Pemilihan Bahan

baku Briket Arang. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia 2, 41-46

Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (DESDM). (2004). Statistik Energi Indonesia.

Departemen Pertanian (Deptan). (2003), Luas Areal dan Produksi Perkebunan Rakyat di

Indonesia.

Fachry, A.R. dkk. 2010. Teknik Pembuatan Briket Campuran Eceng Gondok dan Batubara

sebagai Bahan Bakar Alternatif bagi Masyarakat Pedesaan. Palembang: UNSRI

Hendra. (2000). Karakteristik Briket Campuran Arang Tempurung Kelapa dan Serbu Gergaji

Sebagai Bahan Bakar Alternatif Ramah Lingkungan. Igarss 2014, (1), 1–5.

Nisa, K. 2012. Pembuatan Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergaji Kayu Ulin, Alang-

Alang dan Batu Bara sebagai Bahan Bakar Alternatif. Samarinda: Politeknik Negeri

Samarinda.

Nugraha, J. R. (2013). Karakteristik termal briket arang ampas tebu dengan variasi bahan

perekat lumpur lapindo skripsi. Institus Teknologi Surabaya.

Septiani, Devi. 2012. Pembuatan Biobriket dari Jerami Padi dan Tempurung Kelapa Sebagai

Energi Alternatif Ramah Lingkungan. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya.

Slamet. 2004. Tebu (Saccharum offcinarum). http://warintek.progressio.or.id/

tebu/perkebunan/warintek/merintisbisnis/progressio.htm. [18 April 2016].

Witono, J.A. 2003. Produksi Furfural dan Turunannya: Alternatif Peningkatan Nilai Ampas

Tebu Indonesia. http//www.chem-istry.org/sect=fokus/htm. [18 April 2016].

Zaenal. 2012. Mempelajari Daya Bakar Briket Kulit Kacang Tanah Berdasarkan Perbedaan

Densitas. Makasar: Universitas Hasanudin.